Masz pęknięty plastikowy element, którego nie można już kupić? Zachował się tylko jeden egzemplarz starej części? A może wiesz dokładnie, czego potrzebujesz, ale zamiast projektu 3D masz jedynie odręczny szkic, kilka wymiarów albo zdjęcia? Brak gotowego pliku STL czy STEP nie musi oznaczać końca pomysłu. W wielu przypadkach model można przygotować od podstaw, a następnie wykonać jego fizyczną wersję przy użyciu druku 3D.
Trzeba jednak od razu rozróżnić dwie rzeczy. Zdjęcie nie jest automatycznie modelem 3D, a drukarka 3D nie potrafi na podstawie fotografii samodzielnie odtworzyć rzeczywistych wymiarów, pasowań i niewidocznej geometrii przedmiotu. Fotografia, szkic albo uszkodzony element mogą natomiast stanowić materiał wyjściowy do przygotowania właściwego projektu.
W praktyce oznacza to, że możesz zgłosić się do wykonawcy nawet wtedy, gdy nie posiadasz żadnego pliku do druku. Im więcej informacji o części uda się zebrać na początku, tym łatwiej ocenić możliwość jej odtworzenia.
Czy do zamówienia wydruku 3D trzeba mieć gotowy model?
Nie zawsze. Gotowy model 3D zdecydowanie upraszcza cały proces, ale jego brak nie wyklucza realizacji.
Jeżeli dysponujesz poprawnie przygotowanym modelem, można przejść do sprawdzenia geometrii, wyboru materiału, przygotowania technologii wykonania i wyceny. Jeżeli modelu nie ma, pojawia się wcześniejszy etap: trzeba najpierw stworzyć cyfrową geometrię części.
W zależności od tego, czym dysponujesz, podstawą projektu mogą być między innymi:
- zdjęcia przedmiotu,
- odręczny szkic,
- rysunek z wymiarami,
- podstawowe pomiary wykonane suwmiarką,
- oryginalna część,
- uszkodzony element,
- zachowany fragment części,
- element współpracujący z częścią, którą trzeba odtworzyć,
- opis funkcji, jaką nowy element ma spełniać.
To szczególnie przydatne w przypadku elementów, które nie są już produkowane, części do starszych urządzeń i maszyn, obudów, uchwytów, zaślepek, mocowań, pokręteł, dystansów, adapterów czy innych nietypowych plastikowych detali.
Druk 3D ze zdjęcia – czy naprawdę jest możliwy?
Tak, ale określenie „druk 3D ze zdjęcia” jest pewnym uproszczeniem.
Jeżeli wyślesz fotografię uszkodzonego uchwytu, na zdjęciu można zobaczyć jego ogólny kształt, sposób wykonania czy położenie niektórych charakterystycznych elementów. Z samej fotografii zwykle nie można jednak wiarygodnie odczytać rzeczywistej średnicy otworu, grubości ścianki, głębokości gniazda, rozstawu mocowań czy wymiarów powierzchni współpracujących z innymi częściami.
Problem staje się jeszcze większy, gdy istotne elementy znajdują się z tyłu albo wewnątrz przedmiotu.
Dlatego zdjęcia najlepiej traktować jako dokumentację pomocniczą do modelowania, a nie gotowy odpowiednik modelu CAD.
Znacznie więcej informacji daje zestaw kilku fotografii wykonanych z różnych stron wraz z przynajmniej jednym znanym wymiarem. Jeszcze lepszym rozwiązaniem jest dodanie podstawowych pomiarów całego elementu, otworów, rozstawów i miejsc montażowych.
Jak zrobić zdjęcia części do odtworzenia?
Nie potrzebujesz profesjonalnego aparatu. Ważniejsze od jakości fotograficznej jest pokazanie geometrii przedmiotu.
Warto wykonać zdjęcie z góry, z dołu, z przodu, z tyłu oraz z obu boków. Przy bardziej skomplikowanej części przydadzą się również fotografie pod kątem i zbliżenia miejsc montażowych.
Dobrze, jeżeli na części zdjęć znajduje się suwmiarka albo linijka pokazująca skalę. Nie zastępuje to dokładnych pomiarów, ale może pomóc w pierwszej ocenie przedmiotu.
Szczególnie dokładnie należy udokumentować miejsca, które mają później pasować do istniejącego urządzenia, śruby, osi, zatrzasku, prowadnicy albo innej części. Właśnie tam kilka dziesiątych milimetra może mieć większe znaczenie niż niewielka różnica w wyglądzie zewnętrznym.
Mam tylko szkic. Czy na jego podstawie można przygotować część?
W przypadku prostych elementów dobry szkic z wymiarami może być znacznie bardziej użyteczny niż samo zdjęcie.
Nie musi to być profesjonalny rysunek techniczny wykonany w programie CAD. Czytelny rysunek wykonany na kartce może wystarczyć do rozpoczęcia rozmowy o projekcie, jeżeli zawiera najważniejsze informacje.
Załóżmy, że potrzebujesz prostego adaptera. Na szkicu możesz zaznaczyć jego długość, szerokość, wysokość, średnice otworów, rozstaw otworów, grubość ścian oraz miejsca, które muszą współpracować z innymi elementami.
Na tej podstawie można stworzyć właściwy model przestrzenny.
Warto również dopisać do czego część będzie używana. Projektant powinien wiedzieć, czy przygotowuje dekoracyjną osłonę, czy uchwyt przenoszący obciążenie. Identyczny z zewnątrz element może wymagać zupełnie innej konstrukcji zależnie od zastosowania.
A co, jeśli mam oryginalną lub uszkodzoną część?
To często bardzo dobra sytuacja wyjściowa.
Fizyczny element można obejrzeć i zmierzyć znacznie dokładniej niż przedmiot widoczny wyłącznie na fotografii. Nawet jeżeli część jest pęknięta, czasami zachowała wystarczająco dużo geometrii, żeby ustalić jej pierwotny kształt.
Przykładowo złamany uchwyt może nadal posiadać kompletne otwory montażowe i jedną zachowaną stronę. Jeżeli element był symetryczny, brakującą część można niekiedy odtworzyć na podstawie zachowanego fragmentu. Przy innych detalach pomocne mogą być elementy sąsiadujące, do których nowa część ma zostać zamontowana.
Nie oznacza to jednak, że każdą uszkodzoną część da się odwzorować idealnie. Jeżeli brakuje kluczowych fragmentów, trzeba ustalić ich geometrię na podstawie innych danych albo zaprojektować rozwiązanie zastępcze.
Odtworzenie części nie zawsze oznacza wykonanie kopii 1:1
To jedna z największych zalet projektowania części pod druk 3D.
Jeżeli oryginalny element pękł w konkretnym miejscu, bezrefleksyjne wykonanie identycznej kopii może spowodować, że nowa część będzie miała dokładnie ten sam słaby punkt.
Czasami lepszym rozwiązaniem jest więc odtworzenie funkcji części, a nie bezwzględne kopiowanie jej geometrii.
Można przykładowo zwiększyć grubość wybranej ścianki, zmienić promień przejścia, wzmocnić mocowanie, zmodyfikować kształt żebra, przewidzieć miejsce pod wkładkę gwintowaną albo dostosować konstrukcję do właściwości technologii FDM.
Oczywiście możliwość takich zmian zależy od konkretnego elementu. Jeżeli część pracuje w precyzyjnym mechanizmie i jej geometria wynika bezpośrednio z konstrukcji urządzenia, swoboda modyfikacji może być niewielka.
Kiedy przydaje się skanowanie 3D?
W przypadku niektórych przedmiotów alternatywą lub uzupełnieniem klasycznych pomiarów może być skanowanie 3D.
Jest ono szczególnie użyteczne przy powierzchniach o nieregularnych kształtach, krzywiznach, elementach dekoracyjnych czy obiektach, których ręczne odwzorowanie byłoby czasochłonne.
Skan również nie powinien być jednak traktowany jako magiczny przycisk „kopiuj”.
W zależności od geometrii obiektu uzyskane dane mogą wymagać oczyszczenia, naprawy, przebudowy lub dalszego modelowania. Przy częściach technicznych nadal bardzo istotne pozostają rzeczywiste wymiary powierzchni montażowych, średnice otworów oraz wymagane pasowania.
Dlatego metoda odtworzenia powinna wynikać z rodzaju przedmiotu. Prosty techniczny detal może być szybciej i dokładniej odtworzony poprzez pomiary i modelowanie CAD niż przez skanowanie całej powierzchni.
Jak wygląda droga od starej części do nowego wydruku?
W typowym zleceniu bez gotowego modelu można wyróżnić kilka etapów.
Najpierw trzeba ustalić, co właściwie ma zostać wykonane. Oceniane są zdjęcia, szkic, wymiary lub fizyczny element oraz jego zastosowanie.
Następnie powstaje model 3D. Na tym etapie odwzorowuje się istotną geometrię i przygotowuje konstrukcję w taki sposób, aby można było ją wykonać wybraną technologią.
Kolejnym krokiem jest dobór materiału. Inne wymagania ma element znajdujący się w mieszkaniu, inne część pracująca na zewnątrz, a jeszcze inne detal narażony na podwyższoną temperaturę, uderzenia, ciągłe obciążenie czy kontakt z określonym środowiskiem.
Dopiero później przygotowuje się model do produkcji i wykonuje wydruk.
W częściach wymagających dokładnego dopasowania rozsądne może być wcześniejsze wykonanie prototypu lub fragmentu testowego. Pozwala to sprawdzić istotne wymiary i wprowadzić korektę przed wykonaniem finalnego elementu.
Co trzeba zmierzyć, jeśli część ma do czegoś pasować?
Najważniejsze są tak zwane wymiary krytyczne, czyli te, które decydują o poprawnym działaniu elementu.
Nie zawsze będzie to całkowita długość czy szerokość przedmiotu. Często znacznie ważniejsze są:
- średnica otworu,
- średnica wałka lub osi,
- rozstaw otworów montażowych,
- szerokość prowadnicy,
- głębokość gniazda,
- pozycja zatrzasku,
- grubość powierzchni wsuwanej w drugi element,
- odległość pomiędzy punktami mocowania,
- miejsce styku z inną częścią.
Jeżeli masz suwmiarkę, warto wykorzystać ją właśnie do takich pomiarów.
Jeżeli natomiast nie wiesz, które wymiary są istotne, nie musisz zgadywać. Zdjęcia i opis zastosowania mogą pomóc ustalić, jakie dodatkowe pomiary będą potrzebne przed rozpoczęciem modelowania.
Czy każdą część można dorobić na drukarce 3D?
Nie.
Druk 3D daje bardzo duże możliwości, ale nie każda część powinna być wykonywana tą metodą i nie każdy oryginalny element można bezpiecznie zastąpić wydrukiem z tworzywa.
Ograniczeniem może być między innymi temperatura pracy, duże obciążenie mechaniczne, tarcie, wymagana dokładność, kontakt z substancjami chemicznymi, charakter pracy elementu lub odpowiedzialność części za bezpieczeństwo człowieka.
Szczególnej ostrożności wymagają elementy, których awaria mogłaby doprowadzić do wypadku, uszkodzenia maszyny albo innych poważnych konsekwencji.
Dlatego przed wykonaniem części warto odpowiedzieć nie tylko na pytanie „czy da się to wydrukować?”, ale przede wszystkim „czy wydruk będzie właściwym rozwiązaniem w tym zastosowaniu?”.
Jaki materiał wybrać do odtwarzanej części?
Nie powinno się wybierać tworzywa wyłącznie na podstawie wyglądu oryginalnego elementu.
Przydatniejsze są informacje o warunkach pracy. Czy część będzie używana wewnątrz czy na zewnątrz? Czy będzie pozostawała na słońcu? Czy może mieć kontakt z wodą? Czy pracuje w podwyższonej temperaturze? Czy musi być sztywna, czy powinna się uginać? Czy będzie przenosiła obciążenie?
Dopiero na tej podstawie można rozsądnie rozważać konkretne tworzywo i parametry wykonania.
To szczególnie istotne przy dorabianiu części użytkowych. Sam fakt, że jakiś element można geometrycznie wydrukować z PLA, nie oznacza jeszcze, że PLA będzie odpowiednim materiałem do jego docelowego zastosowania.
Ile kosztuje druk 3D bez gotowego projektu?
W przypadku zlecenia bez modelu trzeba rozdzielić koszt przygotowania projektu od kosztu wykonania samego wydruku.
Dwa niewielkie elementy mogą zużywać podobną ilość materiału i drukować się przez podobny czas, ale przygotowanie ich modeli może wymagać zupełnie innego nakładu pracy.
Prosty dystans z kilkoma podanymi wymiarami będzie zupełnie innym zadaniem niż odtworzenie skomplikowanej obudowy z zatrzaskami, krzywiznami, otworami montażowymi i brakującym fragmentem.
Na koszt całego zlecenia mogą więc wpływać między innymi:
- stopień skomplikowania modelu,
- jakość materiałów dostarczonych do odtworzenia części,
- konieczność wykonania pomiarów,
- potrzeba skanowania,
- liczba elementów,
- wybrany materiał,
- gabaryty części,
- czas druku,
- wymagania dotyczące dokładności,
- konieczność wykonania prototypu i późniejszych korekt.
Dlatego przy nietypowej części znacznie rozsądniejsza jest indywidualna ocena niż próba wyliczenia ceny wyłącznie na podstawie jej wielkości.
Co wysłać do pierwszej wyceny?
Jeżeli nie masz modelu 3D, nie musisz przed kontaktem samodzielnie przygotowywać kompletnej dokumentacji technicznej. Warto natomiast zebrać informacje, które pozwolą szybko zrozumieć problem.
Do pierwszej wiadomości najlepiej dołączyć:
- kilka wyraźnych zdjęć części z różnych stron,
- zdjęcia uszkodzeń i miejsc montażowych,
- podstawowe wymiary,
- informację, do czego służy element,
- opis miejsca, w którym będzie pracował,
- informację, co dokładnie zostało uszkodzone,
- liczbę potrzebnych sztuk,
- informację, czy posiadasz oryginalny element i możesz go dostarczyć do pomiarów.
Jeżeli masz szkic, rysunek techniczny, instrukcję urządzenia albo jakiekolwiek dodatkowe informacje dotyczące części, również warto je dołączyć.
Nie przejmuj się, jeżeli na tym etapie czegoś brakuje. Celem pierwszej wiadomości jest przede wszystkim ustalenie, czy i w jaki sposób można podejść do realizacji.
Nie mam pliku STL. Czy w ogóle warto pytać o wycenę?
Zdecydowanie tak.
Jednym z częstszych błędnych założeń dotyczących usług druku 3D jest przekonanie, że klient musi najpierw samodzielnie znaleźć lub przygotować gotowy model. W rzeczywistości istnieje wiele sytuacji, w których to właśnie opracowanie modelu jest pierwszą częścią zlecenia.
Jeżeli potrzebujesz pojedynczego elementu, prototypu albo odtworzenia części, której nie można już kupić, możesz przesłać dostępne materiały i opisać problem.
Profesjonalna drukarnia 3D może ocenić nie tylko możliwość wykonania samego wydruku, ale również to, jak przygotować model, jaki materiał rozważyć i czy druk 3D jest właściwą technologią dla konkretnego zastosowania.
Zdjęcie, szkic czy uszkodzona część – co jest najlepsze?
Najwięcej możliwości daje zwykle fizyczny element, który można dokładnie zmierzyć. Jeżeli go nie ma, bardzo dobrym materiałem wyjściowym może być czytelny szkic z kompletem najważniejszych wymiarów.
Same zdjęcia również mogą wystarczyć do rozpoczęcia analizy, ale im bardziej techniczna i precyzyjna jest część, tym większe znaczenie będą miały dodatkowe pomiary.
Najlepsza dokumentacja to często połączenie wszystkich dostępnych informacji: zdjęć, wymiarów, szkicu, opisu zastosowania i – jeżeli to możliwe – oryginalnej części.
Nie musisz natomiast wiedzieć, jak przygotować STL, ustawiać parametry drukarki czy projektować w programie CAD. Jeżeli celem jest zamówienie gotowego elementu, problem można rozpocząć od tego, co rzeczywiście masz w ręku.
Od pomysłu lub uszkodzonej części do gotowego elementu
Druk 3D jest szczególnie przydatny tam, gdzie potrzebny jest nietypowy element, niewielka seria, prototyp albo część, której nie można już łatwo kupić. Brak cyfrowego modelu nie przekreśla takiego zlecenia.
Zdjęcie może pokazać kształt. Szkic może przekazać wymiary. Uszkodzona część może dostarczyć informacji o konstrukcji. Pomiary pozwalają określić powierzchnie odpowiedzialne za pasowanie. Na podstawie tych danych można przygotować projekt, dobrać sposób wykonania i dopiero wtedy przejść do druku.
Dlatego zamiast zaczynać od pytania „skąd wziąć model 3D?”, w wielu przypadkach lepiej zacząć od prostszego:
„Mam taką część i potrzebuję ją odtworzyć. Co będzie potrzebne, żeby ją wykonać?”